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紅外二極管感應電路原理

姚小熊27 ? 來源:xx ? 作者:電子市場 ? 2019-09-17 16:29 ? 次閱讀

一、電路功能概述

紅外二極管感應電路可以實現(xiàn)用手靠近紅外發(fā)射管和紅外接收管時,蜂鳴器發(fā)聲,LED燈點亮,手移開后立即停止發(fā)聲、LED燈熄滅,靈敏度非常高。該電路設計思路于銀行自動開門關門的生活場景,人走進銀行,門自動打開,離開后門自動關閉。或者說于肯德基等高檔餐廳的水龍頭,當手放在水龍頭下,水自動流出,離開后水自動關閉。該電路應用的生活場景非常多,是電路設計人員必須掌握的一種電路。

特別注意,本電路制作成功后,必須調試后才能達到相應的效果,只有掌握了紅外感應電路的工作原理后才能調試好相關的參數,所以工作原理是學習重點。

二、電路原理

紅外二極管感應電路原理

示例圖

三、原理圖工作原理

紅外感應電路的設計采用模擬電路中的電阻分壓取樣電路、紅外二極管感應電路、三極管電路、運算比較器組成的電壓比較電路等相關知識點,請制作者務必學習。

紅外感應電路由以紅外發(fā)射管VD1、紅外接收管VD2為核心的紅外感應電路,以可調電阻RP1、通用運算放大器LM358為核心的取樣比較電路,以三極管9012 VT1、VT2、蜂鳴器HA1、發(fā)光二極管LED1為核心元件的聲音輸出、顯示電路構成。

通上5V電源,紅外發(fā)射管VD1導通,發(fā)出紅外光(眼睛是看不見的),如果此時沒有用手擋住光,則紅外接收管VD2沒有接受到紅外光,紅外接收管VD2仍然處于反向截止狀態(tài)。紅外接收管VD2負極的電壓仍然為高電平,并送到LM358的3腳。

LM358的2腳的電壓取決于可調電阻RP1,只要調節(jié)可調電阻RP1到合適的時候(用萬用表測量LM358的2腳的電壓大概為2.5V左右),就能保證LM358的3腳的電壓大于LM358的2腳的電壓,根據比較器的工作原理,當V+ 》 V-的時候, LM358的1腳就會輸出高電平,并通過限流電阻R3送到PNP型三極管VT1、VT2的基極,致使三極管VT1、VT2截止,蜂鳴器HA1不發(fā)聲,發(fā)光二極管LED1熄滅。

當用手靠近紅外發(fā)射管VD1時,將紅外光檔住并反射到紅外接收管VD2上,紅外接收管VD2接受到紅外光,立刻導通,使得紅外接收管VD2負極的電壓急速下降,該電壓送到LM358的3腳上。

LM358的3腳電壓下降到低于2腳的電壓,根據比較器的工作原理,V+ 《 V-的時候, LM358的1腳就會輸出低電平,并通過限流電阻R3送到PNP型三極管VT1、VT2的基極,致使三極管VT1、VT2導通蜂鳴器HA1發(fā)聲,發(fā)光二極管LED1點亮。

通過以上調試步驟,可以實現(xiàn)當手移動到紅外發(fā)射管VD1和紅外接收管VD2的上面時,蜂鳴器發(fā)聲,發(fā)光二極管點亮。當手離開紅外發(fā)射管VD1和紅外接收管VD2的上面時,蜂鳴器停止發(fā)聲,發(fā)光二極管熄滅,產生了感應手的效果。

四、組裝及調試技巧

請根據紅外二極管感應電路的原理圖和PCB布局圖(如下圖),按照紅外發(fā)射電路、紅外接收電路、電壓取樣電路、電壓比較電路、報警電路、LED顯示電路的順序安裝。安裝前一定要學習紅外感應電路工作原理,并熟記電路原理圖, 以便正確安裝。

示例圖

安裝的時候請注意:圖中左邊的紅外發(fā)射管VD1是白色的,右邊的紅外接收管VD2是黑色的,右邊的紅外接收管(黑色的)是反向接法(負極接正電壓,正極接地),和穩(wěn)壓二極管的接法類似。

在確保所有線路焊接完全正確、沒有漏焊、假焊,焊接安裝成功的情況下,可以進入下面的調試。

首先用黑電膠布把紅外發(fā)射管和紅外接收管包好,只留下頂端,請參考實物圖。

然后通上5V直流電壓,用萬用表測LM358的3腳電壓,并用手放到紅外發(fā)射管和紅外接收管上面,造成紅外接收管能接收反射的紅外光,記下此時的電壓值(我們制作的產品的電壓值大概是1V左右)。然后拿開手后,再記下此時的電壓值(我們制作的產品的電壓值大概是3V左右)。

上面的調試步驟就是為了得到LM358的3腳電壓值的變化范圍,然后用萬用表測LM358的2腳電壓,調節(jié)可調電阻R3,使得LM358的2腳電壓在2V左右(目的是處于LM358的3腳電壓變化范圍內)。

調試完成后,可以穩(wěn)定的用手遮擋調試,性能非常穩(wěn)定,如下圖所示:

示例圖

圖中紅外發(fā)射管(左邊白色的)和紅外接收管(右邊黑色的)已經用黑電膠布把包好,包好后很難分清顏色。特別要說明的紅外接收管(右邊黑色的)是反向接法(負極接正電壓,正極接地),和穩(wěn)壓二極管的接法一樣,可別接錯哦,下圖是焊接電路的反面走線。

示例圖

如果制作、調試沒有成功,請從下面幾個方面進行檢修與調試:

1、觀察法:檢查每個元件是否安裝正確,特別要注意紅外發(fā)射二極管和紅外接收二極管的正負極,可調電位器的的引腳順序,LM358的引腳順序和三極管9012的引腳順序。

2、電阻法:根據原理圖檢查線路是否正常連通,可用萬用表檢測每條線路是否導通。電子初學者,焊接的線路多有虛焊、漏焊、假焊等情況,電路搭建錯誤,所以首先檢查每條線路是否焊接好,也就是電氣性能是否保證。

3、電阻法:檢測每處GND是否和電源負極接頭是否連通;檢測每處VCC是否和電源接頭是否連通。

4、以上檢測沒有問題的情況下,可以用黑電膠布把紅外發(fā)射管和紅外接收管包好,只留下頂端,請參考實物圖。

5、紅外發(fā)射電路的檢修。紅外發(fā)射電路發(fā)射的紅外光,人的肉眼是看不見的,但是可以用手機的照相功能看見紅外光。檢修過程中可以借助于手機的照相機功能查看紅外發(fā)光電路是否正常。主要查看限流電阻的阻值和紅外發(fā)光二極管的正負極性是否安裝正確。

6、紅外接收電路的檢修。主要用萬用表測紅外接收二極管的負極,觀察當用手放到紅外發(fā)射管時的電壓值(是否為低電平)和當手移開紅外接收管上面時的電壓值(是否為高電平)。因為火中含有大量的紅外光,因此可以用打火機打火(模擬紅外光的照射)檢查紅外接收電路是否正常。

7、電壓取樣電路的檢修。主要是測試可調電阻RP1的第三腳電壓值是否在2.5V左右,旋轉可調電阻時電壓值是否可變。

8、電壓比較電路的檢修。主要用萬用表測LM358的1腳電壓,觀察當用手放到紅外發(fā)射管時LM358的1腳的電壓值(是否為低電平)和當手移開紅外接收管上面時LM358的1腳的電壓值(是否為高電平)。

9、報警電路、LED顯示電路的檢修。可用電源地直接加在V1、V2的基極,看看是否報警和LED點亮。損壞的元件可能是9012和發(fā)光二極管。

經過以上步驟的檢查、檢測后,基本上可以排除故障,可以實現(xiàn)當用手放到紅外發(fā)射管和紅外接收管上面時,蜂鳴器報警,LED燈亮;當用手移開紅外發(fā)射管和紅外接收管上面時,蜂鳴器停止報警,LED熄滅。

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